Método de detecção massiva de sistemas LS-MIMO empregando o método de Richardson modificado em aceleradores gráficos

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Costa, Haulisson Jody Batista da
• Orientador(a): Roda, Valentin Obac
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Sistema LS-MIMO; Método de Richardson; Lei de Marchenko-Pastur; Detecção massiva; Comunicação sem fio; Aceleradores de algoritmos em GPU
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA E DE COMPUTAÇÃO
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22517

A evolução da comunicação sem fio traz suporte a múltiplos dispositivos que, simultaneamente, transmitem altas taxas de dados. Técnicas emergentes de comunicação LSMIMO permitem explorar o aumento da capacidade para a modernização dos sistemas de transmissão. Apesar da própria característica do canal de multipercurso proporcionar eficiência espectral, a complexidade computacional dos métodos de detecção LS-MIMO tornam-se proibitivos em sistemas com elevada quantidades de antenas. Procurando aumentar a quantidade de antenas empregadas na detecção MIMO, este trabalho propõe adaptar o método iterativo de Richardson ao conceito de matrizes aleatórias estabelecido por Marchenko-Pastur e ao conceito de execução paralela de modo a adequá-lo à aplicação em sistema LS-MIMO. O método iterativo de Richardson exige condições para resolução linear que restringem sua ampla aplicação. Contudo, a compreensão do canal permite estabelecer adaptações que suprem as exigências do método. Os efeitos do canal conceituados por Marchenko-Pastur permitem modificar o método, atrelando a estabilidade à quantidade de antenas de maneira que o aumento dessa proporção contribui tanto para a melhoria da convergência quanto para a redução relativa das iterações. Adicionalmente, a execução compartilhada com o método de decodificação proporciona uma divisão de carga de trabalho, de modo a permitir uma taxa de transferência que supera outros métodos. Os resultados levantados a partir das análises comparativas entre outras propostas de execução paralela mostraram de forma inédita a capacidade de detecção em larga escala. Ainda, a proposta mostrou um nível de adaptabilidade que permite variar a relação entre taxa de transferência de dados e complexidade. Nesse sentido, o método mostrou que com taxas de transmissão equiparáveis com outras propostas permite aumentar seu desempenho em 150% abdicando 1,75 dB da relação sinal ruído. Baseando-se nessa abordagem, o sistema mostra um desempenho superior as outras estratégias executadas em GPU que apontam um incremento significativo na capacidade de transmissão paralela. A proposta, também, mostra aspectos escaláveis que permitem alcançar um desempenho na ordem de Gb=s pela inserção de outros dispositivos (GPUs) operando paralelamente no sistema.